我们可能很快就会失去生命中的一整秒

地球在加速旋转。负闰秒可以帮助世界各地的时钟追赶上进度。
Surrealist digital painting inspired by Dali of flying clocks and chess pieces upside down over sand and the Earth. The motifs symbolize the leap second.
一些科技公司认为负闰秒会颠覆世界。但可能不会那么糟糕。Deposit Photos

可以说,闰秒的日子屈指可数。去年年底,世界时计组织宣布将在2035年 废除这一准时的惯例

这仍然给时计组织一个在计划结束前以更非常规的方式调用闰秒的机会。自创建以来,它们只使用了正闰秒,即在时钟比地球自转快太多时,增加一秒钟来减慢世界时钟。

恰巧,世界时钟目前并不超前;事实上,它们已经落后了。如果这一趋势持续下去,那么下一个闰秒可能就是一个负闰秒,即减去一秒钟来加速人类时间度量。这是未知的领域。

大多数人不会注意到少了一秒,就像多了一秒一样。然而,计算机及其网络已经遇到了正闰秒的问题。虽然操作员可以为世界时钟跳过一秒钟做准备,但他们不知道负闰秒在发生那天(如果发生的话)会做什么。

“没有人知道软件系统将如何应对它,”加拿大时间保持机构国家研究委员会的研究员 Marina Gertsvolf 说。

一秒钟是由铯-155原子核中的一个过程定义的——原子钟可以极其精确地计算出这个过程。但一天是基于地球完成一次完整自转所需的时间,即24小时或86,400秒。

但一天并非总是恰好是86,400秒,因为地球的自转不是恒定的。地幔的搅动、大气的流动、月球的引力牵引等等都会影响它,每天增加或减少几毫秒。随着时间的推移,这些差异会累积起来。

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一个名为国际地球自转和空间系统服务组织(IERS)的机构负责跟踪和调整这些变化。当差距足够大时,它们会宣布6月30日或12月31日的最后一分钟——哪个先到来——应该被闰秒修改。自1972年以来,这些时间的审判者已经添加了31个正闰秒。

但在过去的几个月里,地球的自转已经领先于世界时钟。如果这种情况持续下去,那么下一个闰秒可能就是负的。在2020年代末或2030年代初的某个时候,IERS可能会决定减去6月30日或12月31日最后一分钟的最后一秒,从而使一分钟变成59秒。时钟会从23:59:58直接跳到00:00:00。而我们不知道这会带来什么影响。 

我们所知道的是,过去的闰秒已经引起了混乱。这与Y2K的恐慌者所担心的末日般的崩溃完全不同,但时间的调整已经让系统管理员们头痛不已。2012年,一次闰秒导致服务器的Linux操作系统出现故障,并在午夜导致Reddit瘫痪。2017年,主要的网络服务提供商Cloudflare也因闰秒而经历了重大的服务中断。当一台计算机或服务器与另一台可能还没有考虑到闰秒的计算机或服务器通信时,问题总会出现。

因此,一些闰秒最大的批评者是那些不得不处理其后果的科技公司。其中至少有一家公司对负闰秒的可能性感到不安。2022年,两位Facebook工程师写道:“负闰秒的影响从未在大规模上进行过测试;它可能对依赖计时器或调度器的软件产生毁灭性影响。”

然而,时计组织并不预期会发生系统崩溃。“负闰秒并不像正闰秒那么棘手,”澳大利亚最高计量机构国家计量研究所的研究员 Michael Wouters 说。

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尽管如此,一些组织已经制定了应急计划。例如,谷歌使用一种称为“模糊”(smear)的过程。它不是增加一秒,而是将一个正闰秒分布在一天的时间里,使每一秒都略微变长以弥补差值。根据该公司的说法,它通过使每一秒略微变短来测试负闰秒的过程,相当于一天内损失了一秒。

许多服务器从美国GPS、欧洲Galileo、中国北斗等导航卫星星座获取时间。为了读取卫星数据,服务器通常依赖于专门的接收器,这些接收器将信号转换为信息——包括时间。根据Wouters的说法,许多这些接收器的制造商已经测试过可以处理负闰秒。“我认为人们对闰秒的认识比过去要高得多,”Wouters说。 

归根结底,闰秒只是一个尴尬、人为的构造。人类时计组织使用它来迫使曾经定义我们时间的 the astronomical cycles 重新与取代恒星的原子物理学同步。“它消除了‘时间不属于任何国家……也不属于任何特定工业利益’的观念,” Gertsvolf说。

因此,在世界时计组织的祝福下,闰秒正在走入历史。如果一切按计划进行,那么我们可以让地球按其意愿旋转,而无需跳过任何一个节拍。

 

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Rahul Rao

特约撰稿人,科学

Rahul Rao 自2021年初以来一直是《科学美国人》的实习生和特约科学作家。他报道物理学、太空、技术以及它们之间的交叉领域以及其他一切。


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